微電腦定時保護自動穩壓控制器的製作方法
2024-02-15 05:19:15
專利名稱：微電腦定時保護自動穩壓控制器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及控制設備，更具體地說，涉及一種採用微電腦的具有在欠壓過壓時調壓、超限時保護功能的、同時可對3KW以下任意電器設備進行用戶自編程定時設定的智能型組合控制器。
在先有技術中，例如中國專利申請號90204559.8號公開的電腦時序控制器採用專用IC而不是單片微電腦，因此控制模式單一、不靈活；中國專利申請號88208511.5公開的有載調壓開關微電腦控制裝置，並不具備多功能的定時開、關功能；而在本申請人的前一個專利申請號為92206616.7實用新型專利申請中，所公開的多功能微電腦定時控制器應用於溫度控制、功率控制或需要電壓相對穩定的場合，當電網電壓不正常時必須經調壓後才能工作。例如，將該控制器對家用電器中的空調、冰箱、洗衣機等負載進行控制時就涉及電壓過高或過低便不能正常工作的問題，因此具有對電網電壓要求苛刻、應用面窄等缺陷。
本實用新型的目的在於克服先有技術的缺點，提供一種經過改進的、具有調壓保護功能的、並可降低電源部分功耗的同時可對多個設備進行自編程定時控制的多功能微電腦定時控制器。
本實用新型的目的是這樣實現的，採用單片微電腦作為進行定時與調壓並行控制的主控制器，並設置了用於對用戶電源電壓進行檢測的電壓檢測電路、用於接收所述電壓檢測電路的輸出、並分別將指示電壓偏高和偏低的信號傳送給所述單片微電腦的偏高輸出通路和偏低輸出通路；用於接收來自所述單片微電腦的編碼信號並根據該信號輸出實施編碼調壓的控制信號的編碼輸出電路；用於接收來自所述編碼輸出電路輸出的編碼調壓控制信號並根據該信號執行調壓的調壓執行電路；用於提供系統工作電源的自動提升式穩壓電路；用於輸入預置時間的數字拔盤以及實現自編程設定開、關的組合選擇電路。
本實用新型的具有調壓保護功能的微電腦定時控制器，可將130～270
間的電壓自動穩定在～220V±5％範圍內，而當電壓高於270V或低於120V、或負荷過電流時自動斷電保護，可對3KW以下的任何電器實現用戶自編程設定的定時開和關，並具有電源功耗低、性能穩定等效果。本實用新型也可只作自動調壓器使用。
為對本實用新型特點有更多了解，結合附圖和實施例說明如下。附圖中
圖1是本實用新型電腦控制器的框圖；圖2是本實用新型中的調壓執行電路；圖3是圖1中編碼控制電路的示意圖；圖4是偏高、偏低輸出通路與單片微電腦的連接示意；圖5是圖1中自動提升式穩壓電路的電原理圖；圖6是自編程定時開、關組合選擇電路；圖7是實施本實用新型的具體電原理圖。
參考圖1示出的本實用新型的控制器框圖，它是這樣工作的。電源接通後，本機首先按予置的定時開、關適時輸出220V±5％電源，並在有輸出時(定時開)啟動自動調壓，在定時關時保持原調壓現場不變。當檢測到輸出電壓處於正常範圍內(220±5％)時，CPU保持原調壓編碼不變，本機按定時要求運行。有關定時控制的細節和本申請人申請號為92206616.7的實用新型「多功能微電腦定時控制器」基本相同。
當檢測到輸出電壓高於220
＋5％時，CPU通過偏高輸出通路3得到響應後立即執行電壓偏高處理程序，改變當前編碼數據，該新的編碼數據經編碼輸出電路2送至調壓執行電路8，控制自耦調壓變壓器下降一電壓等級輸出。當檢測到電源電壓大於270
時，CPU按過壓處理，系統將關閉輸出電源。
當電壓檢測電路7檢測到輸出電壓低於220
－5％即209
時，CPU通過偏低輸出通路4得到響應後立即執行電壓偏低處理程序，改變當前編碼數據，該數據經編碼輸出電路2，送到調壓執行電路8，控制輸出自耦變壓器升高一電壓等級並加以輸出。當調壓電路執行到最高限額時輸出電壓仍低於本機輸出要求(220
±5％)說明輸入電壓低於130
，本機報信電壓過低，由輸出電壓表指示輸出電壓(輸入電壓低到120
時輸出有200～210
)對一些電器仍能使用，但不保證調壓輸出指標。
本實用新型的微電腦定時控制器用兩個數字拔盤來預置定時開與定時關，兩個0－16位數字拔盤可有16×16種時間組合，並可採用四套方案設置，因此用戶可選用16×16×4種自編程時間組合。
參考圖2說明調壓執行電路。從圖中可見採用了四個繼電器，可編排九種組合狀態如下表所示，控制四個抽頭的自耦變壓器升降壓使130～270
間的電壓調整為220
±5％當電壓為120
，本機仍有200～210
的輸出，只是輸出精度下降了。
序輸入電壓斷電器狀態輸出號 U1吸合釋放 U01 135
±10％ J1J3J2J4U1＋U2＋U3＋U42 160
±10％ J1J3J4J2U1＋U3＋U43 180
±5％ J1J2J3J4U1＋U2＋U34 195
±5％ J1J2J3J4／ U1＋U35 205
±3％ J3J2J1J4U1＋U16 220
±5％ J3J1J2J4U17 240
±5％ J3J4J1J2U1－U18 260
±4％ J4J1J2J3U1－U29 X
／ J1J2J3J4O
參考圖3的編碼控制電路，即對CPU給出的控制編碼進行解碼，分別驅動調壓執行電路中的四個繼電器，該電路由專用晶片IC6完成。
圖4示包括圖1中電壓檢測電路7、偏高輸出通路3、偏低輸出通路4的電壓檢測及與CPU的連接方式。所述電壓檢測電路7包括電壓偏高檢測部分和電壓偏低檢測部分，相應的檢測結果信號經偏高輸出通路3、偏低輸出通路4耦合到單片微電腦，偏高輸出通路用於解決220
(＋5％)約230
的電壓檢測，偏低輸出通路用於220
(－5％)約為210
的電壓檢測。兩通路檢測門限就是本機輸出精度指標220
±5％。當輸出大於上限時電壓偏高輸出通路翻轉，並使CPU響應、處理。當輸出小於下限時電壓偏低輸出通路翻轉，並使CPU響應、處理，從而使輸出電壓限定在220
±5％的窗口之內。當電壓高於270
或低於120
時，由軟體判別並作為保護處理，即關斷輸出電源；無需增加硬體電路。
圖5是本控制器自動提升式穩壓電路電原理圖。考慮到本控制器可能工作在電源電壓波動大的條件下，為避免因此造成的適應性差、不穩定、功耗大、溫升大，易老化等的發生，本實用新型的微電腦定時控制器採用圖5所示電源。該電路可將集成穩壓塊功耗限制在2W以下，變壓器輸出功率限制在3.5W以下，若不採用該電路，集成穩壓源功耗為5W左右，變壓器功率在7瓦左右。圖中IC7的作用是，當電壓處於高限時穩壓集成塊IC5(7805)的輸入取自變壓器U1的輸出，當電壓處於低限時，則取變壓器U1＋U2的輸出。
圖6為自編程定時開、定時關組合選擇電路。單片微電腦讀入K3、K4數據後便確定了本機定時關、定時關的參數。用戶可隨時拔動並按最後拔定的參數運行。共有16×16×4種定時開、關的時間組合供用戶編程使用。
圖7具體給出了實施本實用新型的具有調壓保護可能的微電腦定時控制器的電原理圖。
權利要求1.一種具有調壓保護功能的微電腦定時控制器，其特徵在於包含有其中包含有CPU、RAM、ROM、內部總線及I/O埠的單片微電腦；用於對用戶電源電壓進行檢測的電壓檢測電路，用於接收所述電壓檢測電路的輸出、分別耦合到所述單片微電腦、將指示電壓偏高或偏低的信號傳送給所述單片微電腦的偏高輸出通路和偏低輸出通路；用於接收來自所述單片微電腦的編碼信號並根據該信號輸出實施編碼調壓的控制信號的編碼輸出電路；用於接收來自所述編碼輸出電路輸出的編碼調壓控制信號並根據該信號執行調壓的調壓執行電路；用於給系統提供工作電源的自動提升式穩壓電路；用於過流與短路保護的進線空氣自動開關；用戶通過所述數字撥盤自編程設定時開、關的組合選擇電路。
2.如權利要求1所述的微電腦定時控制器，其特徵在於所述調壓執行電路包含可編排9種組合狀態的四個繼電器，經及四個抽頭的自耦變壓器，四個繼電器控制四個抽頭實現電壓升降，在輸入為130
～270
時使輸出精度為220
～±5％。
3.如權利要求1所述的微電腦定時控制器，其特徵在於所述自動提升式穩壓電路包含變壓器、整流二極體、IC7和三端成穩壓塊7806，其中IC7的作用是當電壓處於高限時，將變壓器U1的輸出供給7806輸入端，而當電壓處於低限時，則將變壓器U1＋U2的輸出供給7806輸入端。
專利摘要一種採用8031單片機作為主控制器、可對3KW以下的任何電器設備進行由用戶自編程的定時開、定時關控制，並可在過壓、欠壓時將用戶電源穩定在～220V±5％的多功能電腦調壓、定時控制器。
文檔編號H03K17/296GK2146027SQ9223157
公開日1993年11月10日 申請日期1992年8月24日 優先權日1992年8月24日
發明者吳永福, 蔡少萍 申請人:吳永福, 蔡少萍